O EPA tem 20 átomos de carbono e cinco ligações duplas, enquanto o DHA tem 22 átomos de carbono e seis ligações duplas. EPA e DHA são classificados como PUFAs n-3 ou ácidos graxos ômega-3, pois as ligações duplas em ambos os compostos começam a partir do terceiro átomo de carbono. O ALA é o precursor do EPA e DHA e é encontrado apenas em fontes vegetais, sendo assim categorizado como ácido graxo essencial (AGE) porque não pode ser sintetizado pelo corpo humano.
A biossíntese do EPA ocorre através de uma série de reações envolvendo a adição de ligações duplas e átomos de carbono, chamadas dessaturação e elongação, respectivamente. O ALA tem 18 átomos de carbono e três ligações duplas e é dessaturado para formar ácido octadecatetraenoico (OTA), contendo quatro ligações duplas. O OTA é elongado para formar ácido eicosatetraenoico, que contém 20 átomos de carbono. Uma etapa final de dessaturação produz EPA.
O EPA também é sintetizado via uma via alternativa. Este processo é principalmente utilizado quando a via regular é bloqueada por doença, e foi encontrado ocorrendo em células de testículo humano e câncer de mama. A diferença chave entre ambas as vias ocorre na primeira etapa, onde o ALA é elongado para ácido eicosatrienoico de 20 carbonos. A próxima etapa envolve dessaturação e produz ácido eicosatetraenoico, a mesma etapa intermediária da via regular. A etapa final também é a mesma e produz EPA via dessaturação.
O DHA é encontrado em membranas fosfolipídicas de células do cérebro, esperma e retina. Similar ao EPA, a biossíntese do DHA ocorre no fígado e inclui etapas adicionais à via do EPA. O EPA é elongado para composto DPA de 22 carbonos, que é ainda mais elongado e dessaturado para formar composto de 24 carbonos e 6 ligações duplas. Este composto é então oxidado na etapa final, que produz DHA. Enquanto dessaturação e elongação ocorrem no retículo endoplasmático das células, a etapa final de oxidação ocorre em microcorpos chamados peroxissomos.